论文部分内容阅读
为进一步探索山东半湿润易旱区冬小麦夏玉米轮作种植制度条件下更有利于节水与高效生产的耕作模式,以及为合理有效利用水土资源和农业的可持续发展提供理论依据,本研究在山东半岛地区冬小麦夏玉米轮作种植模式下,于长期耕作定位试验(始于2010年)的第4年和第5年连续两个冬小麦夏玉米轮作周年,对RT(小麦季旋耕+玉米季免耕)、NT(小麦季免耕+玉米季免耕)、ST(小麦季深松+玉米季免耕)和DT(小麦季深耕+玉米季免耕)4种不同耕作方式的农田土壤物理状况、土壤水库容状况、土壤耗水特性以及产量和水分利用状况等进行比较研究,分析探讨了不同耕作措施贮水保墒效应和对农田土壤结构的改善作用,探索出了本试验条件下的最佳耕作组合模式。本试验主要结果如下: 1不同耕作措施对农田土壤物理性状的影响 从各处理对土壤容重的影响来看,较处理RT和NT相比,处理ST和DT有效地疏松了土壤,降低了容重,增加了土壤孔隙。两个轮作周年所包含的四个作物生长季0-40cm土层平均容重大小均表现为NT>RT>ST>DT。其中ST和DT处理的平均容重显著低于处理NT和RT。处理ST和DT的土壤容重平均较RT低5.45%、8.87%;较NT低7.62%、10.97%。处理RT、ST和DT的土壤渗透性显著高于处理NT,且处理RT、ST和DT的土壤渗透速率分别为处理NT的2.67、7.55、5.38倍。通过对连续两个冬小麦夏玉米周年的棵间蒸发的研究发现,处理ST和DT显著增加了冬小麦季的棵间蒸发量,而降低了夏玉米季的棵间蒸发量。0-30cm耕作层>0.25mm土壤团聚体含量整体表现为ST>DT>RT>NT。相比之下,处理ST和DT更有利于土壤大团聚体的形成。 2不同耕作措施对土壤水分含量变化的影响 冬小麦夏玉米各生育期土壤含水量的测定结果显示,在降雨较少较干旱的作物生长时期,处理RT和NT较ST和DT处理有较好的抑蒸保墒效果,土壤含水量较高;而处理ST和DT的土壤较疏松,土壤孔隙大,对降雨以及灌溉水的接纳能力相对较大,因此在降雨或者灌溉后能最大限度的接纳降水,提升土壤含水量。 3不同耕作措施对土壤水库容状况的影响 各处理间相比,拥有较大空隙的处理ST和DT显著提升了0-100cm土壤总库容,处理NT、ST和DT的田间持水量库容显著高于处理RT,可见处理NT、ST和DT的田间实际情况下所能保持水分的最大容量相对较高,而常规旋耕处理可供作物利用的水分相对较少。处理RT的有效水库容占总库容的比例高于处理NT、ST和DT,死库容占总库容的比例也相对较低,在一定程度上能说明其对土壤水分有较强的供释能力。但是总的来说,处理RT的总库容、有效库容均较其他处理低,又说明其可供作物利用的水分还是相对较少的。处理NT的土壤滞洪库容较低,土壤对水分调节功能相对较弱。 4耕作措施对农田耗水特性的影响 各处理土壤耗水量相比,处理ST和DT的显著增大了冬小麦季以及整个冬小麦夏玉米周年的土壤耗水量,而夏玉米季各处理差异不显著。其中,处理ST和DT的冬小麦全生育期土壤耗水量分别较RT高24.52%、29.73%,分别较NT高19.74%、24.81%。处理ST和DT的整个冬小麦夏玉米周年土壤耗水量分别较RT高6.03%、8.73%,分别较NT高4.32%、6.97%。 5耕作措施对作物产量和水分利用效率的影响 与RT和NT处理相比,处理ST和DT均显著增加冬小麦和夏玉米的产量。其中,处理ST和DT的冬小麦产量分别较RT处理高16.18%、20.98%,较NT处理高14.76%、13.45%。处理ST和DT的夏玉米产量分别较RT处理高13.40%、10.62%,较NT处理高13.45%、10.62%。处理ST和DT的全年作物产量分别较RT高14.62%、14.88%,较NT处理高14.10%、12.86%。 与RT和NT处理相比,处理ST和DT增加了冬小麦季、夏玉米季以及整个周年的水分利用效率。显著增加了夏玉米季的水分利用效率。其中,处理ST和DT的冬小麦季水分利用效率分别较RT处理高0.51%、0.71%,较NT处理高1.06%、1.26%。处理ST和DT的夏玉米季水分利用效率分别较RT处理高16.03%、10.08%,较NT处理高17.21%、11.20%。处理ST和DT的全年水分利用效率分别较RT高8.17%、5.71%,较NT处理高9.43%、6.93%。 总的来看,在本试验条件下,秸秆还田条件下,麦季深松或深耕,玉米季免耕直播为最适宜的耕作方式。